近日，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所蔣增杰研究員領(lǐng)銜的研究團隊與挪威海洋研究所合作，在重要經(jīng)濟貝類菲律賓蛤仔的海洋酸化適應(yīng)機制與碳匯功能研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于Cell子刊iScience和Aquaculture上，并獲授權(quán)國家發(fā)明專利1項。研究不僅揭示了菲律賓蛤仔應(yīng)對海洋酸化的保守性細(xì)胞內(nèi)酸堿調(diào)節(jié)機制，還精準(zhǔn)量化了其在典型養(yǎng)殖系統(tǒng)中的碳匯潛力，為海洋鈣化生物酸化適應(yīng)性機制和碳匯漁業(yè)發(fā)展提供了全新的分子生理視角。

研究依托團隊自主研發(fā)的封閉式貝類養(yǎng)殖碳匯功能研究實驗系統(tǒng)，實現(xiàn)了濾食性貝類生理代謝碳流向的實時追蹤，為貝類酸化適應(yīng)和碳匯功能的系統(tǒng)研究提供了硬件支撐。在此基礎(chǔ)上，研究團隊以菲律賓蛤仔為研究對象，搭建原位酸化模擬實驗系統(tǒng)，結(jié)合非損傷微測和分子生物學(xué)技術(shù)手段，系統(tǒng)解析了菲律賓蛤仔細(xì)胞內(nèi)酸堿穩(wěn)態(tài)的調(diào)控機制及能量代價，同時基于動態(tài)能量收支理論構(gòu)建個體生長模型，動態(tài)評估了菲律賓蛤仔的碳儲存潛力。

在酸化適應(yīng)機制方面，研究團隊發(fā)現(xiàn)，菲律賓蛤仔在海洋酸化脅迫下，可通過細(xì)胞質(zhì)碳酸酐酶介導(dǎo)的H?外排維持細(xì)胞內(nèi)pH 穩(wěn)定，這一過程由細(xì)胞質(zhì)碳酸酐酶、可溶性腺苷酸環(huán)化酶和Na?/K?-ATPase構(gòu)成的協(xié)同調(diào)控網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動。同時，該細(xì)胞保護(hù)機制需要付出高昂的能量代價，為維持外殼生長這一核心生理過程，菲律賓蛤仔會主動將能量優(yōu)先分配至鈣化過程，進(jìn)而顯著抑制軟組織生長。在碳匯功能量化方面，研究團隊模擬并驗證了菲律賓蛤仔在整個生長周期內(nèi)碳庫的動態(tài)變化，將碳庫變化特征的“時間尺度”由季節(jié)、月尺度提升到了日、小時尺度。該研究將細(xì)胞層面的酸化調(diào)控機制、個體層面的能量分配策略與生態(tài)系統(tǒng)層面的碳匯功能有機結(jié)合，既為準(zhǔn)確評估海洋酸化對海洋生物的影響提供了重要理論支撐，也闡明了濾食性貝類在海洋碳循環(huán)中的重要作用。研究成果不僅為重要經(jīng)濟貝類酸化抗性品種選育、養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控提供了科學(xué)依據(jù)，也為我國碳匯漁業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

黃海所姜娓娓副研究員為論文的第一作者，蔣增杰研究員為通訊作者。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院創(chuàng)新團隊、國家貝類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和中挪國際合作EAG項目等多個項目的聯(lián)合資助。

全文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004226009491

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0044848625011792

專利號：ZL202410899583.X

多通道溶氧儀現(xiàn)場監(jiān)測菲律賓蛤仔的代謝生理指標(biāo)

基于原位酸化模擬實驗系統(tǒng)、非損傷微測和分子生物學(xué)等技術(shù)手段，揭示菲律賓蛤仔應(yīng)對海洋酸化的調(diào)控機制

菲律賓蛤仔生長周期內(nèi)移出碳（A）、生物沉積碳（B）、鈣化釋放碳（C）、呼吸釋放碳（D）以及凈碳匯量（E）的動態(tài)變化